[发明专利]磁力显微镜用悬臂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁力显微镜用悬臂，尤其涉及悬臂前端的保护。

背景技术

原子力显微镜（Atomic Force Microscope：AFM）使用安装了前端尖细的探针的悬臂来追随试样表面或者以与试样表面保持一定间隔的方式进行描绘，通过测量悬臂因试样和探针之间的原子力而引起的上下方向上的位移，来进行试样表面形状的评价。

在此，具体地表示原子力显微镜（AFM）结构的一个例子。图6是用于说明原子力显微镜（AFM）结构的一个例子的说明图。

在图6中，作为原子力显微镜（AFM）的最基本的结构，原子力显微镜（AFM）的测定部设置在除振台101上。

首先，利用激振部102对具有前端细的探针的悬臂1进行激振。接着，利用光学显微镜103将悬臂1移动到想要观察的部位的上方。此时，使Z工作台104缓缓地上升，使悬臂1接近载置在试样台107上的试样108。

当充分接近时，作用于悬臂1的前端的探针和试样表面间的原子力（引力、斥力）对悬臂1的振动产生影响，当探针和试样间是某个一定距离（标准位置）时，对悬臂1的振动产生影响的力是一定的，振动的悬臂1的弯曲也是一定的。

此时，原子力显微镜（AFM）是根据悬臂1的弯曲进行检测的结构，利用位置检测器110检测照射在悬臂1的前端的来自激光器109的光线的反射点。该光学检测系统利用了“光杠杆法”，将悬臂1的微小位移放大投影到位置检测器110上来进行检测。作为位置检测器110使用例如图6所示的4分割光电二极管的检测器，通过利用运算电路对各个检测信号量的差进行运算，从而得到位置信息。

即，若悬臂1的前端发生上下的位移而反射点的位置偏离，则检测信号量的差的运算结果产生变化。差动放大器111接收该结果，将能够以距基准位置的差为最小的、即悬臂的弯曲量为一定的方式对探针、试样间距离进行反馈控制的输出发送到压电元件驱动电源（位于Z工作台104）。

利用该反馈电路112，例如在悬臂1向上方位移的场合，位于Z工作台104的压电元件收缩，悬臂的姿势返回到原来的位置。

这样，在将作用于探针和试样间的原子力保持为一定的反馈控制下，原子力显微镜（AFM）在试样表面上进行扫描，基于对此时的Z工作台驱动电压进行了距离换算得到的数据，进一步对试样的X、Y方向的移动从相同的计算机113向XY驱动电路114输出指令，通过控制X工作台105和Y工作台106，在计算机113上作为三维的凹凸信息进行图像化。

原子力显微镜（AFM）的空间分辨率依赖于悬臂1的前端的探针的曲率半径，普遍具有数nm级的分辨率。

另外，基于原子力显微镜（AFM）检查技术，使用在悬臂1上蒸镀了磁性材料的悬臂，从被测定物的表面提升到一定的高度，在被测定物的上方（约10～30nm），测定从材料表面产生的磁场的显微镜被称为磁力显微镜（Magnetic Force Microscope：MFM）。

图7表示该磁力显微镜的结构的一个例子。图7是用于说明磁力显微镜（MFM）的结构的一个例子的说明图。

在图7中，与图6所示的原子力显微镜（AFM）不同点在于，除了悬臂1从被测定物的表面提升到一定的高度，在被测定物的上方，测定从材料表面产生的磁场外，还有悬臂1的前端的探针为附加了磁性材料的探针这一点。

一般，磁场的检测空间分辨率与原子力显微镜（AFM）相同，依赖于探针的曲率半径，但在实验中可以看出，实际上与附加在探针上的磁性体的形状直接相关。

在此，利用图8对使用磁力显微镜（MFM）来进行测定的场合的异物的影响进行说明。图8是用于说明使用磁力显微镜（MFM）来进行测定的场合的异物的影响的说明图。

由于磁力显微镜（MFM）的悬臂1在试样108的上方的一定的高度进行扫描，因此如图8所示，如果在产生被测定磁场302的被测定物的表面上存在异物303，则若与高速扫描中的悬臂1的前端的探针碰撞，探针破损的可能性高。

作为用于这种磁力显微镜（MFM）并在悬臂前端的探针上附加磁性膜那样的功能膜的技术，例如有日本特开2003-215020号公报（专利文献1）所记载的技术。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2003-215020号公报

现有的大多数磁力显微镜（MFM）在被测定物的表面，在各测定线中首先利用AFM模式收集高度信息后，再将悬臂1提升到被测定物的上方的一定的高度，利用MFM模式进行扫描。